L’AERODINAMICA DELLA FORMULA 1: Come funzionano i soffiaggi degli alettoni

Scrivo un nuovo capitolo di “L’aerodinamiche della formula 1” per discutere assieme riguardo ad un interessante elemento presente sugli elementi aerodinamici delle vetture in questione: i soffiaggi delle superfici aerodinamiche.

Ne voglio parlare visto che, di fatto, ogni auto da corsa della classe regina (per quanto riguarda la tipologia prototipi a ruote scoperte) ne possiede moltissimi ed ovunque.

Per intenderci, analizzando più componenti quali per esempio le ali frontali, quelle posteriori, e i deviatori di flusso posti davanti alle prese di raffreddamento per il motore, è possibile contarne in gran quantità.

Essendo un elemento cosi largamente utilizzato attorno a moltissimi dei profili aerodinamici della vetture di F1, è pensabile ipotizzare che assolva ad uno scopo particolarmente importante e proprio per questo vogliamo saperne di più.

Come è stato ripetuto più volte nel corso degli argomenti affrontati in questa prima parte di anno, le superfici aerodinamiche delle vetture sono costituite in modo tale da lavorare al massimo delle performance proprio quando immerse in un fluido come l’aria dell’atmosfera.

Non sono nella loro condizionale ottimale, per esempio, nel caso in cui il livello di umidità nell’aria cresce (durante le giornata di pioggia o in luoghi di mare) perché ciò porterebbe una quantità maggiore di vapore acqueo che prenderebbe il posto delle molecole di ossigeno. Maggiore vapore acqueo significa sostituire particelle buone per seguire i profili aggressivi degli alettoni, con particelle di minore densità, che non riescono ad aderire in quantità adeguata sulle curve delle superfici deportanti.

Detto questo, non si pensi comunque che per l’aria in condizioni corrette sia semplice aggirare superfici estremamente forzanti come quelle dei dispositivi aerodinamici.

Di base, nemmeno la molecola di ossigeno riuscirebbe ad aderire al meglio ai lati inferiori degli alettoni, senza un giusto aiuto.

Come mai?

La corrente fluida non ha abbastanza energia nel suo stato laminare:

Come visibile in figura, la corrente che non riesce a seguire le forme aggressive di un profilo alare da formula 1 e tenderebbe a staccarsi dal profilo stesso (per motivi di inerzia). Ovviamente questo fenomeno non è realizzabile in natura, perché non può generarsi il vuoto tra una parete e il flusso, senza che nulla accada come conseguenza.

È cosi che, cercando un modo per poter aderire comunque all’elemento deportante (sul quale si crea una forte depressione), l’aria perde il suo stato laminare per creare una condizione di “turbolenza”. La turbolenza è uno stato in cui si generano vortici per poter creare un ricircolo dietro al componente che forza il flusso. Se volessimo dare un nome a questo effetto, potremmo identificarlo come la generazione di una “scia”.

Se questo diventa un buon effetto dal punto di vista delle molecole di aria che circondano la macchina, le quali riescono ancora ad avvolgere ogni parte delle superfici di interesse, diventa la peggior situazione che un tecnico possa trovare perché, di fatto, un flusso del tutto caotico e rallentato non porta più la deportanza cercata.

Come è possibile risolvere la questione?

La risposta potrebbe essere quella di interessare una maggiore quantità di flusso e chiedere ad ogni singola porzione di questo, una deviazione “ridotta”. Mi spiegherò meglio con il prossimo schema:

Si preleva una parte di corrente che scorre sopra l’ala per permettergli di passare al di sotto, tramite una apposita fessura (il soffiaggio). Questa stessa porzione di aria riesce a riempire lo spazio in cui si genera la forte depressione e che il flusso sul lato inferiore non riesce a coprire (Non mantenendo lo strato laminare, per lo meno)

In questo modo, ogni porzione devia in quantità “minore” ma essendo più linee di corrente quelle interessate, la somma finale potrà comunque portare un ottimo risultato e, anzi, pure superiore.

Quanto più è elevata la deflessione dell’ala e quanto più è alta la velocità con la quale questa attraversa un fluido, tanto più saranno necessarie fessure come i soffiaggi in questione. Gli alettoni frontali, in questo senso, diventano veri e propri pettini per il flusso.

Inoltre, sulla parte posteriore della vettura, l’aletta del DRS concede uno sfogo dal lato superiore verso il lato inferiore anche quando completamente abbassata.

Ecco quindi spiegato il motivo di così tanti soffiaggi sulle vetture di Formula 1: un flusso di aria che,  per via delle alte velocità e per motivi di inerzia, non riesce ad aggirare le superfici particolarmente aggressive, che chiedono deviazioni troppo elevate alle molecole che le circondano. Il soffiaggio riduce le deviazioni di ogni linea di corrente coinvolgendone, però, una quantità più elevata.

Ovviamente i segreti da svelare sono ancora moltissimi e tanti sono già in programma, pronti per essere scritti e presentati al pubblico di NewsF1.

Non mi resta quindi che salutarvi e ritrovarvi numerosi nella prossima puntata di L’aerodinamica della Formula 1”.

A presto, da Alberto Aimar!